Способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах Советский патент 1992 года по МПК G01B7/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного автоматического контроля радиальных зазоров в турбомашинах, преимущественно, между статором и торцами лопаток ротора, в процессе их сборки, испытаний и эксплуатации.

Известен способ измерения зазоров между неподвижной и подвижной частями в турбомашинах, основанный на измерении интенсивности светового потока, проходящего через зазор и падающего на оптическое окно фотоприемника.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, что объясняется воздействием дестабилизирующих факторов, например распыленных мелких частиц пыли, масла и т.п., на область оптической связи источника света с фотоприемником.

Известен способ измерения зазоров в турбомашинах между статором и торцами

лопаток ротора, основанный на измерении электрической емкости конденсатора, обкладки которого формируют конструктивным путем на статоре и торцах лопаток ротора машин.

Недостатком способа является низкая точность измерения в связи с воздействием на указанный конденсатор внешних электрических полей и нестабильности диэлектрических свойств воздушного промежутка между обкладками конденсатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения в турбомашинах зазоров между статором и торцами лопаток ротора, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя (ВТП) возбуждают переменное электромагнитное поле в зоне измерения зазора, фиксируют максимальные значения изменения сигнала датчика, пропорциональные зазорам в моменты прохождения лопаток центVI VI

О

о о

00

pa датчика, синхронизируют получаемый от датчика зазоров сигнал с оборотами ротора с помощью специального датчика синхронизации, соотносят измеренные значения зазоров с номерами соответствующих лопаток.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения радиальных зазоров в турбомашинах, Причиной указанного недостатка является непрерывное возбуждение электромагнитного поля в зоне измерения зазора, что накладывает ограничение на величину электрической мощности, прикладываемой к ВТП. Вследствие этого ограничения в устройст- оах,реализующих известный способ, практически невозможно повысить уровень выходною сигнала (соответственно отношение сигнал - шум) за счет повышения напряжения питания датчика.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности измерения радиальных зазоров в турбомашинах между статором и торцами лопаток ротора

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что с торцами лопаток работающей тур- бомашины вводят во взаимодействие синхронизированный с ее вращением ВТП и по его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, введены дополнительные операции, а именно ВТП возбуждают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе турбомашины, а количество импульсов в каждой группе выбирают их условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала ВТП.

Положительный эффект достигается в результате увеличения амплитуды напряжения питания датчика пропорционально скважности импульсов в последовательности и, следовательно, увеличения уровня выходного сигнала датчика и отношения сигнала - шум при сохранении средней мощности, рассеиваемой в датчике при непрерывном питании.

Авторам неизвестны способы, содержащие признаки, фигурирующие в предлагаемом способе в качестве отличительных.

На фиг.1 представлена схема, поясняющая сущность способа измерения радиальных зазоров лопаток ротора; на фиг.2 представлены диаграммы, поясняющие формирование последовательностей импульсов питания датчика:

а)диаграммы сигнала

б)диаграмма сигнала датчика синхронизации;

в)диаграмма последовательности импульсов питания (ИП) ВТП;

г)диаграмма сгруппированных результатов.

На фиг.1 показаны лопатки 1, 2 и 3,

установленные на колесе 4 ротора, датчик 5

зазора, размещенный на статоре 6, датчик 7

синхронизации, метка 8 на валу 9 ротора.

Измерение радиальных зазоров между

статором и торцами лопаток колеса ротора предлагаемым способом производится следующим образом. После почачи команды Пуск, инициирующей процесс измерения, по временному интервалу между двумя соседними импульсами датчика синхронизации определяют величину .периода Т вращения ротора. Определяют параметры последовательности групп импульсов возбуждения вихретокового датчика:

+ ()Ла) сме

щение момента времени формирования каждой последовательности относительно

импульса датчика синхронизации; у.-.

t,j . т ./ - - смещения импульсов отноoOvJ

сительно друг друга в последовательностях; где yi - угловое положение первой лопатки

относительно синхрометки на валу ротора; - угловые положения лопаток относительно друг друга;

а- величина угловой зоны чувствительности датчика зазоров;

Да - дискретное смещение лопатки в зоне чувствительности датчика;

N - число лопаток на колесе ротора и соответственно число импульсов в последовательности;

М - число формируемых последовательностей импульсов;

m - номер формируемой последовательности.

Далее формируют последовательности

из N (по числу лопаток) групп импульсов возбуждения вихретокового датчика зазора, причем в каждой группе формируют по М импульсов (выбираемых из условия допустимой неравномерности огибающей оыходкого сигнала ВТП). Током ВТП о ответ на каждый импульс питания возбуждают электромагнитное поле, взаимодействующее с лопаткой в зоне чувствительности. В результате индуктивность ВТП изменяется в зависимости от углового положения лопатки в зоне чувствительности и от зазора между торцами лопатки и статором турбомашины. Выходной параметр ВТП преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный зазору между датчиком и лопаткой. После

завершения формирования последовательности импульс соотносят результаты преобразований к соответствующим номерам лопаток. Объединяют результаты в группы, относящиеся к 1-о1, 2-ой и т.д. лопаткам, с сохранением порядка их получения во времени, находят по М точкам в каждой группе аппроксимирующие зависимости результатов преобразования от углового перемещения лопаток в зоне чувствительности датчика и по минимумам этих зависимостей определяют величинь зазоров для каждой из лопаток (фиг.2),

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ измерения радиальных зазоров между статором и торцами лопаток ротора турбоагрегата выгодно отличается от способа измерения с непрерывным питанием ВТП, так как при сохранении средней мощности, рассеиваемой в ВТП , позволяет увеличить амплитуду напряжения питания пропорционально

средней скважности импульсов последовательности и этим увеличить уровень выходного сигнала и, соответственно, соотношение сигнал/шум. Формула изобретения

Способ измерения радиальных зазоров в турбомашинах, заключающийся в том, что с торцами лопаток работающей турбомаши- ны вводят во взаимодействие синхронизи0 рованный с ее вращением Ъихретоковый преобразователь и по его сигналам оценивают радиальные зазоры между лопатками и указанным преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения 5 точности измерения, вихретоковый преобразователь возбуждают последовательностями из групп импульсов, выбираемых по числу лопаток в колесе турбомашины, а количество импульсов в каждой группе выби0 рают из условия допустимой неравномерности огибающей выходного сигнала токовихревого преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля радиальных зазоров в турбомаши- нах. Цель изобретения - повышение точности измерения за с чет возбуждения вихретокового преобразователя последовательностями групп импульсов, соответствующих числу лопаток в -турбине. Этот преобразователь устанавливается на статоре турбины и взаимодействует с лопатками ее ротора. Огибающая выходных сигналов преобразователя по амплитуде пропорциональна зазору между торцами лопаток и статором. 2 ил.

Фиг. {.

у

dh

«vc,Составитель В.Белкин Техред М.Моргентал

Корректор Н.Гунько

Редактор

Заказ 4428ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

CM

c)

В

Корректор Н.Гунько